黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训林学Word格式.docx
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第一节生物多样性定义13
第二节生物多样性保护研究进展13
第五章生态环境安全问题……………………………………………………15
第一节生态环境安全的定义15
第二节主要生态环境问题15
第三节如何协调生态保护与经济发展的矛盾17
第六章生态系统服务评价…………………………………………………18
第一节自然资本概述18
第二节对森林价值的认识18
第三节生态系统服务及价值的分类19
第四节主要的研究方法20
第六节对森林生态功能评价爱结果的认识21
第七章生态学理论在森林经营中的应用……………………………………23
第一节森林经营中的若干生态学观点23
第二节美国新林业学说24
第三节接近自然的森林经营法26
第一章绪论
第一节生态学概念及其内涵
生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学分支学科。
由于“生物”与“环境”的涵义极为广泛，导致生态学成为一门极为庞杂的学科，包含了众多的分支学科。
如果按生物类群来划分，生态学的研究对象为：
植物、微生物、昆虫、鱼类、鸟类、兽类等生物类群。
就生物本身来讲，又包括基因、细胞、器官、有机体、种群、群落、生态系统等组织层次。
生态学就是在不同的组织层次上研究各生物类群与环境之间的相互关系。
但是传统的组织层次，包括个体、种群、群落、生态系统，仍是生态学研究的核心。
第二节生态学的研究内容
从研究生物与周围环境相互关系这一概念出发，针对不同的生态系统，生态学的研究内容有不同的侧重点。
1．以自然生态系统为对象，探索环境（无机及有机环境，对生物的作用（或影响）和生物对环境的反作用（或改造作用），及其相互关系和作用规律；
生物种群在不同环境中的形成与发展，种群数量在时间和空间上的变化规律，种内种间关系及其调节过程，种群对特定环境的适应对策及其基本特征；
生物群落的组成与特征，群落的结构、功能和动态，以及生物群落的分布；
生态系统的基本成分，生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统的发展和演化，以及生态系统的进化与人类的关系。
2．以人工生态系统或半自然生态系统（即受人类干扰或破坏后的自然生态系统）为对象，研究不同区域系统的组成、结构和功能；
污染生态系统中，生物与被污染环境间的相互关系；
环境质量的生态学评价；
生物多样性的保护和持续开发利用等。
3．以社会生态系统为研究对象，从研究社会生态系统的结构和功能入手，系统探索城市生态系统的结构和功能，能量和物质代谢，发展演化及科学管理；
农业生态系统的形成和发展，能流和物流特点，以及高效农业的发展途径等；
人口、资源、环境三者间的相互关系，人类面临的生态学问题等社会生态问题。
第三节生态学的现代简史
20世纪50年代以来，人类的经济和科学技术获得了史无前例的飞速发展，既给人类带来了进步和幸福，也带来了环境、人口、资源和全球变化等关系到人类自身生存的重大问题。
在解决这些重大社会问题的过程中，生态学与其它学科相互渗透，相互促进，并受益于空间技术、计算机技术等，获得了重大的发展。
（一）理论方面的进展
（1）生态系统生态学在现代生态学中占据了突出地位。
这是系统科学和计算机科学的发展给生态系统研究提供了一定的方法和思路，使其具备了处理复杂系统和大量数据的能力的必然结果。
Ｈ．Odum的《生态学基础》（1953，1959，1971，1983），对生态系统的研究产生了重大影响。
美国Shugart和Neill（1979）的《系统生态学》，以及Jefers（1978）的《系统分析及其在生态学上的应用》等著作，应用系统分析方法研究生态系统，促进了系统生态学的发展，使生态系统的研究在方法上有了新的突破，从而丰富和发展了生态学的理论。
生态系统生态学在其发展过程中，也提出了许多新的概念，如有关结构的关键种（keystonespecies）、有关功能的功能团、体现能（embodiedenergy）、能质等，这些都有力地推动了当代生态学的发展。
（2）生理生态学研究。
在20世纪60年代IBP及随后的MAB计划的带动下，以生物量研究和产量生态学有关的光合生理生态研究、生物能量学研究较为突出。
生理生态的研究也突破了个体生态学为主的范围，向群体生理生态学发展。
在生理生态向宏观方向发展的同时，由于分子生物学、生物技术的兴起，促使其也向着细胞、分子水平发展，涉及某些酶系统，如核糖核酸酶活性的变化可作为植物对干旱胁迫抗性的指标等。
（3）种群生态学发展迅速。
植物种群生态学经历了种群统计学、图解模型、矩阵模型研究、生活史研究，以及植物间相互影响、植物—动物间相互作用研究的发展过程。
近期还注重遗传分化、基因流的种群统计学意义、种群与植物群落结构的关系等。
德国的Lorons（1950）和Tinbergen（1951，1953）在行为生态学的研究方面获得了诺贝尔奖，把这一领域的研究推向了新阶段；
Ilarper（1977）的巨著《植物种群生物学》，突破了植物种群研究上的难点，发展了植物种群生态学，并使长期以来各自独立发展的动、植物种群生态学融为一体。
（4）群落生态学由描述群落结构发展到数量生态学，包括排序和数量分类，并进而探讨群落结构形成的机理。
德国Knapp（1974）主编的《植被动态》，全面论述了植被的动态问题，促进了植被动态的研究．进一步完善了演替理论。
美国Lieth（1975）等的《生物圈的第一性生产力》，综合论述了群落与环境的相互关系。
Whittaker（1978）编著的《植物群落分类》和同年主编的《植物群落排序》，以及加拿大Pielou（1984）所著的《生态学数据的解释》，Kenneth和John（1964，1973，1985）合著的《定量与动态植物生态学》等著作，强调了植被的“连续性概念”，采用数理统计、梯度分析和排序来研究群落的分类和演替，尤其计算机的应用，使植物群落生态学的研究进入了数量化、科学化的新阶段。
（二）应用方面的进展
70年代以来，应用生态学得到迅速发展，经典的农、林、牧、渔各业的应用生态学由个体和种群的水平向群落和生态系统水平的深度发展。
由于全球性污染和人对自然界的控制管理的宏观发展，如人类所面临的人口、食物保障、物种和生态系统多样性、能源、工业及城市问题等多个方面的挑战，应用生态学的焦点已集中在全球可持续发展的战略战术方面。
（三）研究技术和方法上的进展
生态学的研究手段已经有了长足的进展，尽管传统的基于样方样地水平上的植被调查一直是生态学研究的重要手段，但随着研究的深入，已经有越来越多的先进技术方法被应用到生态学研究中。
（1）在生态系统长期定位观测方面，自动记录和监测技术、可控环境技术已应用于实验生态学研究。
（2）“3S”等空间信息获取与处理技术在生态学上已普遍应用。
（3）现代分子技术使微生物生态学出现革命，并使遗传生态学获得了巨大的发展。
（4）用放射性同位素对古生物的过去保存时间进行绝对的测定，使地质时期的古气候及其生物群落得以重建，比较现存群落和化石群落成为可能。
（5）特别强调以数学模型和数量分析方法作为其研究手段，生态建模仿真技术成为探索性研究重要的工具。
此外“科学计算可视化”技术也获得较大发展。
随着生态学的飞速发展，逐渐形成了一些新的特色：
（一）相关学科之间合作更加紧密。
生态学不仅与生理学、遗传学，行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域，并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉，产生了许多边缘学科：
甚至超越自然科学界限，与经济学、社会学、城市科学相结合，生态学成了自然科学和社会科学相接的真正桥梁之一。
（二）生态学研究对象的层次极大扩展。
在生态学建立时，其研究对象主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。
而当前生态学研究对象则向宏观和微观两极多层次发展，小自分子生态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。
（三）国际合作研究空前加强。
很多生态学问题往往是全球性的，二次大战以后，有上百个国家参加的国际研究计划一个接一个。
如IBP（国际生物学计划）、MAB（人与生物圈计划）、IGBP（国际地圈生物圈计划）和DIVERSITIES（生物多样性计划）等。
生态学目前优先研究的领域：
（一）全球变化（globalchange）：
气候、大气、土壤和水化学的变化，以及土地利用所引起的生态学原因及后果。
（二）生物多样性（biologicaldiversity）：
自然和人类活动引起遗传、物种和生境多样性的改变；
决定多样性的生态因子和生态后果；
保护珍稀濒危物种；
全球及区域变化对生物多样性的影响。
（三）可持续发展的生态系统（sustainableecologicalsystem）：
探索自然和人工经营生态系统的压力；
受害生态系统的重建；
可持续发展生态系统的经营；
病虫害的危害；
生态学进程与人类社会系统间的相互作用。
第二章全球变化与森林生态系统
全球变化是指气候和地表以上的各种环境的变化，涉及到岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。
全球变化受到自然运动和人类活动的共同影响，目前已出现全球变暖、大气温室气体浓度增加、臭氧洞、土地植被覆盖和土地利用变化等几个比较重大的环境问题。
全球变暖是目前全球环境研究的一个主要议题。
根据对100多份全球变化资料的系统分析，发现全球平均温度已升高0.3～0.6℃。
其中11个最暖的年份发生在80年代中期以后，因而全球变暖是一个毋庸置疑的事实。
全球变暖将带来非常严重的后果，如冰川消退、海平面上升、荒漠化，还给生态系统、农业生产带来严重影响。
第一节全球气候变化背景
发生在100万年到2万年时间尺度上的气候变化，属于长期气候变化，而发生在2万年到100年时间尺度上的变化，属于短期气候变化。
100年以内的气候变化称当代气候变化。
当代和未来气候变化不同于过去100万年气候变化的一个基本方面是他们受到人为强迫机制的影响。
Goodess等（1992）估计，未来1000年左右的气候变化有可能主要受增温的温室效应的影响。
全球变化研究开始于上世纪80年代，它有广义和狭义之分。
狭义的全球变化是指全球气候变化，包括温室效应气体的增加以及由此引发的全球变暖、大气成分的变化、大气环流和洋流的改变、海平面上升、冰川融化以及臭氧层破坏等过程；
广义的全球变化不仅包括全球气候变化，也包括全球人口增加、土地利用与覆盖的变化、元素的生物地球化学循环的改变、环境污染、生物多样性丧失、以及国际政治与经济形势与格局的变化等。
当代气候变化是指最近一个多世纪以来全球性气候变暖的事实。
工业化以来，由于大量化石燃料的燃烧、不合理的土地利用、森林的大面积砍伐等人类活动，导致大气中“温室气体”浓度急剧增加，使全球气候在自然变率以外获得一个额外的增温，并将进一步导致全球环境及生态系统的变化。
据政府间气候变化委员会（IPCC）1990年公布的研究结果，按照现有大气CO2浓度增长速率，到2060年，大气CO2浓度将比工业化前增加一倍；
大气CO2浓度倍增将使下世纪末全球平均气温上升３℃（1.5～4.5℃），降水增加3％～15％。
第二节全球变化研究的重点领域
（一）大气环流模型研究
已经有多家研究机构针对温室气体浓度增加等情景研发了气候变化预测模型。
在气候变化研究中使用最广泛、最复杂的气候模型是三维大气环流模型。
例如英国气象局、戈达德空间研究所、美国国家大气研究中心等都研制了相关的模型，针对CO2倍增后所预测的气候变化结果不尽相同，预测的全球升温在2.8℃～5.2℃之间；
全球降水变化在7.1%～15%之间。
（二）生物地球化学过程
主要从大气化学、生物排放和海洋生物化学三方面进行研究。
具体的研究问题有北方森林、热带地区、水稻与甲烷、大气污染与云和全球性的微量气体源汇监测等。
（三）陆地生态系统与气候的相互作用
主要从植被在地球系统水循环中的作用和全球变化对陆地生态系统的影响两方面进行研究。
（四）地球系统的综合分析和模拟
把海气耦合模式与陆地过程模式及环境系统中的化学过程、人类活动的影响作用耦合起来，是一个重要但难度较大的课题。
（五）社会、经济影响评估
预测全球变化对农业、海岸带、能源等社会经济的影响，并在有关科学研究和政策制定之间筑起桥梁。
第三节中国的气候变化研究
章基嘉等（1993）选用了全国大体上分布均匀的160个站的1951～1990年的40年月平均温度和每月降水量资料，分析了全国平均和各大区（东北、华北、西北、西南、华南、长江中下游）平均的气候变化，所得结果可归纳为以下几点：
（1）80年代是20世纪全球气候变暖最显著的10年，相对1951～1980年间的30年气候平均值上升了0.2左右。
这10年也是最近40年来中国气候变暖最显著的10年，相对40年气候平均值上升了0.16℃左右。
（2）中国80年代气候变暖有明显的区域性和季节性差异。
东北地区比气候平均值高出0.50℃，华北地区高出0.33℃，西北地区的东部仅高出0.1℃，西北地区的西部高出0.29℃，西南地区却比40年气候平均值低0.07℃，华南地区仅高出0.03℃，而长江中下游及东南沿海地区则接近气候平均值，没有出现变暖。
80年代中国气候变化有冬暖夏凉的特点。
赵宗慈（1990）选用了国外5种大气环流模型，在CO2浓度增加一倍的条件下，按平衡响应方式对中国冬、夏季地面气温和降水率的变化进行了模拟。
模拟结果在中国各大区域的分布主要特征是：
（1）冬季东北地区变暖最明显，大约高4～6℃。
华南和西南地区增温较小，大约为2～4℃；
（2）夏季增温最明显的地区是西北，大约为3～5℃；
（3）东北地区夏季降水可能增加，华北地区冬季降水有可能减少；
（4）中国北部和中部各区夏季土壤湿度变干。
概括起来，由于CO2倍增，中国东北及南方沿海地区有变暖变湿的趋势，而华北、华中、西北大部分地区有可能变暖变干。
但是气候变化并不一定像人们想象的那样稳定地缓慢地上升，气候有可能会在慢慢地渐进发展的过程中发生意料之外的突然变化，比如在全球气温不断升高的趋势中，会出现突然降低的可能。
如果气候突然变冷，会导致农业产量降低，引起食物短缺；
洪水和干旱这些气候极端事件将导致淡水供应和水质降低；
冰和风暴将导致战略性化石能源的供应中断。
因此气候问题不再是一个简单的科学问题，而是一个关系到国家安全的问题。
专家建议应当把气候变化问题上升到国家安全的高度来对待，加强对气候变化与国家安全对策的研究，建立国家应对极端天气、气候事件的机制，并纳入国家重大突发事件的应急反应系统中。
第四节气候变化对森林的影响
（1）对木本植物物候的影响
张福春（1995）根据近30年中国物候和气候资料建立了物候与年平均气温的线性统计模型，计算了未来气候增暖对木本植物物候的可能影响，结果表明，如年平均气温升高1℃，则中国各种木本植物物候期，春季将提前3～4天，秋季一般推迟3～4天，绿叶期延长6～8天。
如年均气温升高1～1.8℃，则春季提前4～6天，绿叶期延长8～12天。
此外，北方物候现象的提前或推迟程度较南方大。
（2）对森林生产力的影响
由于大气CO2浓度增加及温度和降水的变化，通过施肥效应、高温胁迫、生长期延长、干旱化或湿润化，以及其它生理效应，将使森林初级生产力发生变化。
对大气CO2浓度增加的施肥效应，多数研究结果认为，CO2浓度升高有利于促进植物个体生长发育，加速生物量积累。
但不同植物对CO2浓度增加的反应差异很大，其中Ｃ3植物的净光合生产力会有明显提高，而Ｃ4植物敏感性相对较差。
CO2浓度升高的另一个正效益是降低气孔导度，减少水分消耗，提高水分利用率。
这将使我国许多干旱缺水地区受益，使植被生物产量增加。
但大气CO2增加的长期效应将会影响整个生态系统的物质循环，进而影响林地生产潜力，其中许多复杂的反馈机制还有待深入研究。
如土壤有机质的Ｃ／Ｎ比可能比目前高出20％～40％，必将影响土壤微生物的活动，从而导致土壤肥力下降。
国外也有研究指出，虽然CO2增加对植物生长会有促进，但其作用很快会由于土壤氮的枯竭而消失。
根据气候变化后森林生产力变化率的地理格局和树种分布状况的综合预测分析，中国主要造林树种净生产力的变化是：
兴安落叶松净生产力增益最大，约8～10%，红松次之为6～8%，油松为2～6%，局部地区为8～10%，马尾松和杉木为1～2%，云南松为2%，川西亚高山针叶林增加8～10%。
值得指出的是上述预测仅依据气候与生产力之间简单的线性平衡关系，没有考虑森林植被在气候变化过程中的生理生态、生长等适应与驯化反应，以及在种群、群落和生态系统、景观尺度上森林植被系统的变化，竞争、演替过程等（刘世荣等，1997）。
（3）对森林生物多样性的影响
森林生态系统包含着丰富的生物多样性。
大气CO2浓度倍增时的气候变化，将使主要植被类型过渡带在水平方向上向北移动100～300km，垂直高度向上移动150～300m。
一般来说,高度升高与纬度往北有类似的变化,山地每升高500m,温度降低3℃，相当于往北250km（王献溥，1992）。
各种植物的分布界线都有相对的迁移。
物种分布区范围愈窄,就愈容易遭到淘汰。
应当指出，森林植被带或群落不可能简单地照原样随气候变暖而移动的，其反应必然是复杂的，是涉及有关物种生物学、生态学等多学科的问题，对森林生态系统生物多样性的影响也将是十分复杂的，这方面的研究是极富挑战性的。
由于森林群落优势树种不可能在短期内改变其生态特性而在超出其气候适应范围的条件下生长，所以就可能导致某些森林群落的消失或脆弱化，某些森林生境将消失或恶化。
这些变化的速度超出某些物种的适应能力时，一些不易迁移的物种将会就地灭绝。
同时，由于气候变化对不同植物的生长速度、繁殖及扩散能力将产生不同的影响，某些侵略性物种或杂草可能得益，从而增强其在群落中的竞争能力，导致群落原有的竞争和协调关系发生变化，使某些物种灭绝，甚至导致某些群落类型消失。
（4）对生态脆弱带和特殊生态系统的影响
据牛文元的定义，生态脆弱带（生态环境脆弱带）或称交错区、过渡带，是指在生态系统中，处于2种和2种以上物质体系、能量体系、结构体系、功能体系之间所形成的“界面”，以及围绕该界面向外延伸的“过渡带”的空间域。
特殊生态系统，是指那些由于生境的独特性和生态系统组成成分的独特性，而在生物圈中具有不可替代性的地域。
它们两者都具有对气候变化特别敏感、抗干扰能力弱、易发生空间替代甚至消失、恢复机会小等特点。
这些区域往往包含有更为丰富的生物多样性，特别是要求多种环境或景观的边缘种和栖息于特殊生境的特有种，在生态系统和群落水平上具有更大的产生突变的倾向，以及产生其它边际效应的潜力，可作为全球变化的预警区、先兆区。
（5）对森林分布的影响
张新时对CO2浓度倍增条件下，中国各主要植被带演变的可能情景进行了预测，认为我国各森林植被带的界线一般向北推移2.5～4.5个纬度。
全国森林中，热带亚热带森林增加，温带森林和北方森林显著减少甚至消失。
森林、草原及荒漠之间有较大转换，且草原是敏感区，其北部有森林化趋势而南部则显著荒漠化，荒漠化面积将增加33.3％。
蒋有绪的研究预测也表明，CO2加倍后，大兴安岭林区的水热状况接近于现在温带气候,兴安落叶松的天然分布将向高海拔迁移，林区的组成和植物区系将逐步变化。
（6）对森林碳源/汇功能的影响
在广大的中高纬度地区分布的北方森林，由于气候寒冷，每年大量凋落物来不及分解，从而导致有机碳在土壤中逐年积累，成为“碳汇”，有关学者担心的是，随着气候变暖，土壤有机碳分解加快，大量排放CO2，成为“碳源”，从而加剧了气候变暖。
中科院华南植物所周国逸研究员在广东省鼎湖山成熟森林的研究表明，过去25年期间，成熟森林在地上部分净生产力几乎为零的情况下，土壤持续积累有机碳，表现出强大的碳汇功能。
这一研究结论有可能打消学者们对北方森林变成“碳源”的顾虑，但仍然需要大量的观测研究来验证。
第三章可持续发展理论概述
面对当今世界日益严重的人口资源、环境问题，人类不得不重新认识自己与自然的关系：
是继续坚持传统的发展观念，还是谋求建立人与自然和谐相处、协调发展的新模式。
顺应世界发展的需要，1980年由国际自然保护联盟等国际组织共同起草的世界自然资源保护大纲，改变了过去把保护与发展对立起来和就保护论保护的做法，提出把保护与发展很好地结合起来，认为在发展经济，满足人类的需要和人类生活质量的同时，要合理利用生物圈，使之既要满足当代人最大持久的利益，又要保持其潜力以满足后代的需求。
这一思想虽经不断修改，但却为可持续发展概念的形成奠定了基础。
世界环境与发展委员会（WCED）于1987年发表了《我们共同的未来》（OurCommonFuture）的长篇报告，对可持续发展概念的最终形成和这一思想的传播，起了极大的推动作用。
第一节可持续发展的定义
迄今为止，有关可持续发展的定义已经达到上百个。
尽管在理论上，政治家、哲学家、经济学家、生态学家和环境学家还没有形成一个公认的理论模式，但以1992年联合国环境与发展大会通过《21世纪议程》为标志，人类已跨出理论探讨的范畴，把实践“可持续发展”作为人类共同追求的美好目标。
挪威前首相布伦特兰夫人曾主持由21个国家的环境与发展问题著名专家组成的联合国世界环境与发展委员会（WCED），在其里程碑的《我们共同的未来》中，系统地阐述了人类面临的一系列重大经济、社会和环境问题，提出了可持续发展概念：
“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展”。
它包括两个关键性的概念：
一是人类需求，特别是世界上穷人的需求，即“各种需要”的概念，这些基本需要应被置于压倒一切的优先地位；
二是环境限度，如果它被突破，必将影响自然界支持当代和后代人生存的能力。
这一概念在最一般的意义上取得了广泛的接受和认可，并在1992年联合国环境与发展大会上得到公识。
第二节可持续发展的内涵
可持续发展的定义虽短，但却有非常丰富的内涵。
其基本点有以下三个方面：
一是需要，即指发展的目标是要满足人类需要；
二是限制，强调人类的行为要受到自然界的制约；
三是公平，强调代际之间、人类与其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。
在上述核心思想的指导下可持续发展还包括下面几层含义：
（一）经济可持续发展
可持续发展的最终目标就是要不断满足人类的需求和愿望。
因此，保持经济的持续发展是可持续发展的核心内容。
可持续发展把消除贫困作为重要的目标和最优先考虑的问题，因为贫困削弱了他们以可持续的方式利用资源的能力。
目前广大的发展中国家正经受来自贫困和生态恶化的双重压力，贫穷导致生态破坏的加剧，生态恶化又加剧了贫困。
对于发展中国家来说发展是第一位的，加速经济的发展，提高经济发展水平，是实现可持续发展的一个重要标志。
没有经济的可持续发展，就不可能消除贫困，也就谈不上可持续发展。
（二）社会可持续发展
可持续发展实质上是人类如何与大自然和谐
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